В магазине картофель, морковь и свёклу называют корнеплодами. Биолог согласится только наполовину: морковь и свёкла — действительно корни, а картофель — побег, просто подземный. Колючка кактуса — это лист, колючка боярышника — побег, а «колючка» розы вообще не орган. На обложке — картофель, морковь и лук: из трёх «овощей» корень только морковь, а клубень картофеля и луковица — видоизменённые побеги (у клубня на обложке из глазков-почек уже тронулись ростки, а на свету он начал зеленеть). На таких «двойниках» построена большая часть заданий ОГЭ и ЕГЭ по этой теме. Они проверяют не память на примеры, а умение доказать, из какого органа возникла структура.
В статье — всё, что нужно для экзамена, и немного сверх того: как отличить побег от листа и корня, все основные видоизменения с примерами, сводные таблицы, гомологичные и аналогичные органы, типичные ловушки и одиннадцать заданий в формате ОГЭ и ЕГЭ с ответами.
- Что такое видоизменение органа
- Как отличить побег, лист и корень
- Видоизменения побега
- Видоизменения листа
- Видоизменения корня
- Одна работа — разное происхождение
- Гомологичные и аналогичные органы
- Видоизменённые органы в хозяйстве человека
- Ловушки экзамена и лайфхаки
- Задания с ответами
Где тема встретится на экзамене. В ЕГЭ — задания 9–11 (многообразие организмов: рисунок, соответствие, выбор трёх ответов), 17 и 19 (гомологичные и аналогичные органы), 20 (таблица) и задания с развёрнутым ответом 24–25. В ОГЭ — пропуски в таблице, соответствие «корень — побег», тексты с пропусками и практические вопросы: почему картофель зеленеет на свету, зачем его окучивают.
Что такое видоизменение органа
Вегетативные органы цветкового растения — корень и побег, а побег состоит из стебля, листьев и почек. Их обычная работа знакома с шестого класса:
- корень закрепляет растение в почве, всасывает воду с минеральными солями и проводит их вверх;
- стебель служит опорой, выносит листья к свету и проводит вещества между корнями и листьями;
- лист отвечает за фотосинтез, газообмен и испарение воды (транспирацию).
Но у многих растений органы заняты совсем другим делом: запасают питательные вещества и воду, защищают от животных, цепляются за опору, ловят насекомых, размножают растение. Под новую работу меняется и строение органа. Такие стойкие изменения называют видоизменениями, или метаморфозами, органов.
Видоизменение (метаморфоз) органа — наследственно закреплённое изменение строения органа, связанное со сменой его функции или с особыми условиями, в которых он её выполняет.
Для экзамена в определении важны две вещи.
- Наследственно закреплённое. Видоизменения возникли в ходе эволюции под действием естественного отбора и есть у всех растений вида. Клубни образует любой куст картофеля, а не только тот, которому повезло с погодой.
- Изменение строения органа. Орган меняет облик, но сохраняет происхождение. Колючка кактуса остаётся листом, как бы мало она ни походила на лист. Поэтому главный вопрос в любом задании по теме — не «на что похоже?» и не «что делает?», а «из чего произошло?».
Не путайте с модификацией. У стрелолиста листья под водой длинные и лентовидные, на поверхности воды — плавающие овальные, над водой — стреловидные. Генотип у растения один, различаются только условия — это модификационная изменчивость, а не видоизменение органа. И ещё одно слово-двойник: у насекомых и земноводных метаморфозом называют превращение в ходе развития одной особи (гусеница → куколка → бабочка). В ботанике метаморфоз — видоизменение органа, закреплённое эволюцией.
Историческая ремарка: поэт, который подарил ботанике термин. Слово «метаморфоз» пришло в ботанику от Иоганна Вольфганга Гёте. В 1790 году автор «Фауста» издал трактат «Опыт объяснения метаморфоза растений». Он утверждал, что семядоли, листья стебля, чашелистики, лепестки, тычинки и пестики — видоизменения одного и того же органа, листа, а цветок — видоизменённый укороченный побег. Многие современники считали это поэтической метафорой. Через двести лет догадку подтвердила генетика развития. В 1991 году появилась ABC-модель цветка, и оказалось: если у резуховидки Таля «выключить» гены, которые определяют части цветка, вместо чашелистиков, лепестков, тычинок и пестиков вырастают листоподобные органы.
Как отличить побег, лист и корень
Облик и функция обманчивы: колючки бывают у листьев, побегов и даже корней, запасают вещества все три органа. Надёжны только признаки строения и положение органа на растении.
| Орган | По каким признакам узнать | Чего у него не бывает |
|---|---|---|
| Побег | Узлы и междоузлия; листья — хотя бы чешуевидные или их следы (листовые рубцы); верхушечная почка; почки в пазухах листьев; внутреннее строение стебля | Корневого чехлика и корневых волосков |
| Лист | Сидит на узле стебля и растёт ограниченное время; в его пазухе находится почка или боковой побег | Узлов и верхушечной почки; лист никогда не сидит в пазухе другого листа |
| Корень | На кончике корневой чехлик, за ним зоны деления, роста, всасывания (с корневыми волосками) и проведения; боковые корни закладываются внутри корня и прорывают его ткани | Узлов, листьев и почек в их пазухах |
Отсюда главный приём — критерий положения. Боковой побег всегда растёт из пазухи листа. Значит:
- если колючка или усик сидит в пазухе листа (там, где у соседних узлов сидят почки), — это видоизменённый побег;
- если в пазухе самой колючки (усика, чешуи) находится почка или побег, — это видоизменённый лист.
Разбор: боярышник и барбарис
Обе колючки острые, твёрдые и защищают куст от животных — по функции их не различить. Смотрим на положение. У боярышника колючка растёт из пазухи обычного зелёного листа, то есть там, где у другого растения была бы боковая почка. Значит, колючка боярышника — укороченный побег с острой верхушкой. У барбариса картина обратная: в пазухе трёхраздельной колючки сидит пучок обычных листьев — укороченный побег. Раз побег растёт из пазухи колючки, сама колючка — лист.
Нюанс для сильных. Почки на корнях всё-таки бывают — придаточные. У малины, вишни, осины и осота из них вырастают корневые отпрыски, у батата — ростки на корневых клубнях. Но такие почки возникают без всякого порядка: без узлов и не в пазухах листьев. Поэтому в доказательствах пишите не просто «есть почки», а «есть верхушечная почка и почки в пазухах листьев (чешуй)».
Шипы — не колючки
Шипы розы, шиповника, малины и ежевики (на рисунке выше — справа) — не видоизменённые органы, а выросты поверхности стебля: кожицы и коры. Они сидят беспорядочно, не связаны с узлами и пазухами листьев, внутри у них нет проводящих тканей, поэтому шип легко отломить, почти не повредив стебель. Колючка-орган прочно срастается со стеблем, и внутри неё проходят проводящие ткани. В заданиях на эволюцию пара «шипы розы — колючки боярышника» — пример аналогичных структур: работа одна, происхождение разное.
Алгоритм «Чей это орган?»
- Есть узлы, чешуи или листовые рубцы, верхушечная почка, почки в пазухах? → побег, даже если он под землёй и похож на корень.
- Структура сидит в пазухе листа? → побег. В пазухе самой структуры почка или побег? → лист.
- Нет узлов и листьев, на кончике чехлик, отходят боковые корни? → корень.
- Сидит беспорядочно, легко отламывается, внутри нет проводящих тканей? → шип, вырост кожицы и коры.
- Только теперь думайте о функции: она подскажет название видоизменения (колючка, усик, клубень), но не орган, из которого оно возникло.
Видоизменения побега
Побег видоизменяется чаще других органов: у него три части — стебель, листья и почки, и каждая может взять на себя новую работу. Видоизменения побега удобно делить на подземные и надземные.
Подземные побеги: запас, зимовка, размножение
Под землёй листьям нечего делать: света нет, фотосинтез невозможен. Поэтому у подземных побегов листья превращаются в чешуи или рано отмирают, а стебель утолщается и запасает питательные вещества. Такие побеги помогают многолетним травам пережить зиму или засуху и служат для вегетативного размножения.
Корневище — многолетний подземный побег, внешне похожий на корень. Оно растёт горизонтально или косо. На нём видны узлы и междоузлия, чешуевидные листья или рубцы от них, верхушечная и пазушные почки; от узлов отходят придаточные корни. Запас откладывается в стебле. Весной из почек вырастают надземные побеги, а старые участки корневища постепенно отмирают — растение будто медленно переползает на новое место.
- Длинные ползучие корневища: пырей ползучий, ландыш, осоки, тростник, крапива двудомная, хвощ полевой.
- Короткие толстые корневища: ирис (касатик), купена, кувшинка. Корневища есть и у папоротников.
Пырей — злостный сорняк именно из-за корневища: каждый обрывок с почкой даёт новое растение, и после перекопки пырея на грядке становится только больше. А на корневище купены видны круглые рубцы от отмерших надземных побегов, похожие на оттиск печати, — отсюда народное название «соломонова печать». Каждый год прибавляется новый рубец, и по их числу можно оценить возраст корневища. «Корень» имбиря в магазине — тоже корневище: на нём хорошо видны узлы и почки.
Клубень — утолщённая часть подземного побега. У картофеля клубни образуются на верхушках столонов — тонких подземных побегов, растущих из нижних узлов стебля. Основанием клубень прикреплён к столону, а на противоположном конце находится верхушечная почка. По поверхности по спирали расположены глазки. Каждый глазок — группа из двух-трёх почек в пазухе крошечного чешуевидного листа. Лист рано опадает, и от него остаётся дугообразный рубец — «бровка» у глазка со стороны столона. К верхушке клубня глазки сидят теснее. На поперечном разрезе под кожурой (пробкой) видно тонкое кольцо проводящих тканей, как в стебле, а основной объём клубня — запасающая ткань, набитая крахмальными зёрнами.
Если клубень полежит на свету, он зеленеет: в клетках появляются хлоропласты с хлорофиллом — ещё один довод в пользу побеговой природы. Одновременно в клубне накапливается ядовитый соланин, поэтому зелёный картофель есть нельзя. Клубни топинамбура («земляной груши») — тоже видоизменённые побеги.
Как доказать, что клубень картофеля — побег (готовые элементы развёрнутого ответа):
- на клубне есть верхушечная почка и глазки — пазушные почки, из которых вырастают побеги;
- глазки расположены по спирали, как листья на стебле, и у каждого виден рубец от чешуевидного листа («бровка»);
- клубень образуется на верхушке столона — подземного побега;
- на свету клубень зеленеет: в нём образуется хлорофилл;
- внутреннее строение как у стебля: пробка, кора, кольцо проводящих тканей, сердцевина;
- корневого чехлика и корневых волосков нет.
Столон — тонкий удлинённый побег с длинными междоузлиями и недоразвитыми листьями. В отличие от корневища, столон живёт недолго, обычно один сезон. Подземные столоны картофеля несут клубни. Надземные столоны — «усы» земляники и лапчатки гусиной: в их узлах развиваются розетки листьев с придаточными корнями, и после отмирания уса дочерние растения живут самостоятельно.
Луковица — сильно укороченный подземный побег. Стебель превратился в плоское донце, листья — в чешуи: внутренние сочные запасают воду и питательные вещества (у лука — в основном сахара, растворённые в клеточном соке), наружные сухие защищают луковицу от высыхания и повреждений. На донце сидят почки: из верхушечной весной вырастают зелёные листья и цветочная стрелка, из пазушных — дочерние луковички («детки»). Снизу от донца отходят придаточные корни, образующие мочковатую корневую систему. Луковицы у лука, чеснока, тюльпана, лилии, нарцисса, гиацинта, подснежника и пролески.
- Плёнчатые луковицы (лук, тюльпан, гиацинт): каждая чешуя целиком охватывает луковицу, наружные высыхают в плёнки.
- Черепитчатые луковицы (лилия): чешуи узкие и налегают друг на друга краями, как черепица.
Головка чеснока — сложная луковица. Каждый зубок — разросшаяся пазушная почка, превратившаяся в дочернюю луковичку: толстая запасающая чешуя, внутри неё почка, снаружи сухая плёнка. Маленькие луковички («бульбочки») у чеснока образуются ещё и в соцветии на стрелке, а у лилии тигровой — в пазухах листьев; ими растение тоже размножается.
Клубнелуковица снаружи похожа на луковицу, но устроена как клубень: запас откладывается в утолщённом стебле, а листья — лишь сухие плёнчатые чешуи (засохшие основания листьев). Клубнелуковицы у гладиолуса, крокуса (шафрана), безвременника.
| Клубень | Луковица | Клубнелуковица | |
|---|---|---|---|
| Стебель | Утолщённый, запасающий | Плоское донце | Утолщённый, запасающий |
| Листья | Мелкие чешуи, рано опадают (остаются «бровки») | Сочные чешуи запасают, сухие защищают | Только сухие плёнчатые чешуи |
| Где запас | В стебле | В листьях | В стебле |
| Корни | На самом клубне обычно не образуются — отрастают у основания ростков | Придаточные, от донца | Придаточные, от нижней части |
| Примеры | Картофель, топинамбур | Лук, чеснок, тюльпан, лилия | Гладиолус, крокус, безвременник |
Надземные видоизменения побега
Усики. Лиане со слабым стеблем нужно за что-то держаться. У винограда, девичьего винограда и страстоцвета (пассифлоры) эту работу выполняют побеги, превратившиеся в усики, — тонкие, без листьев, закручивающиеся вокруг опоры. У девичьего винограда на концах усиков образуются липкие присоски, и он взбирается даже по гладкой стене. У винограда усики сидят напротив листьев и по происхождению родственны соцветиям: на усике иногда развиваются цветки и даже ягоды.
Колючки побегового происхождения защищают растение от поедания. Это укороченные побеги с твёрдой одревесневшей острой верхушкой, сидящие в пазухах листьев. Примеры: боярышник, дикие груша и яблоня, облепиха, тёрн, гледичия. У груши и облепихи на колючке иногда видны листья и почки — лишнее доказательство, что это побег. У гледичии ветвистые колючки длиной в ладонь и больше растут пучками прямо на стволе.
Кочан белокочанной капусты — гигантская верхушечная почка: кочерыга — укороченный стебель, листья кочана — молодые неразвернувшиеся листья. Запасы лежат и в кочерыге, и в листьях. Капуста — двулетник: если весной высадить кочерыгу, из её почек вырастут цветоносные побеги. Маленькие «кочанчики» брюссельской капусты вдоль высокого стебля — разросшиеся пазушные почки.
Стеблеплод кольраби — шаровидно утолщённый надземный стебель; на нём сидят листья и видны рубцы от опавших листьев. Это не корнеплод: корнеплоды образуются из корня.
Сочные стебли суккулентов. У кактусов стебель толстый и зелёный: он запасает воду и сам фотосинтезирует, а листья превратились в колючки. Колючки растут пучками из ареол — укороченных пазушных побегов. Африканские молочаи внешне почти не отличаются от американских кактусов, хотя относятся к другому семейству: сходство возникло независимо, в похожих условиях пустыни. Это конвергенция.
Кладодии и филлокладии — уплощённые зелёные стебли, которые выполняют работу листьев. У опунции стебель состоит из плоских «лепёшек» — кладодиев. У иглицы на ветках сидят жёсткие «листочки» — филлокладии, листоподобные побеги ограниченного роста. Доказательство: на середине «листочка» иглицы сидят цветки, а позже ягоды, а сам он растёт из пазухи крошечного чешуевидного листа. У настоящего листа цветков не бывает. У спаржи мягкие зелёные «иголочки» — тоже филлокладии, а настоящие листья — незаметные чешуйки у их основания.
Цветок — тоже видоизменённый укороченный побег: цветоложе — стебель, а чашелистики, лепестки, тычинки и плодолистики, из которых образован пестик, — видоизменённые листья. Но цветок — генеративный, а не вегетативный орган. В заданиях ЕГЭ он часто стоит в одном списке с видоизменёнными побегами — не пропустите.
| Видоизменение | Что изменилось | Функции | Примеры |
|---|---|---|---|
| Корневище | Многолетний подземный побег: листья — чешуи, от узлов — придаточные корни | Запас, зимовка, вегетативное размножение, расселение | Пырей, ландыш, ирис, купена, крапива, хвощ, папоротники, имбирь |
| Клубень | Утолщённая верхушка подземного столона; глазки — почки | Запас (крахмал), зимовка, размножение | Картофель, топинамбур |
| Столон, ус | Тонкий удлинённый побег, живёт один сезон | Размножение и расселение | Картофель (подземные); земляника, лапчатка гусиная (надземные) |
| Луковица | Стебель — донце, листья — сочные и сухие чешуи | Запас в листьях, зимовка, размножение | Лук, чеснок, тюльпан, лилия, нарцисс |
| Клубнелуковица | Утолщённый укороченный стебель в сухих чешуях | Запас в стебле, размножение | Гладиолус, крокус, безвременник |
| Усик | Тонкий безлистный побег, закручивается вокруг опоры | Прикрепление к опоре | Виноград, девичий виноград, страстоцвет |
| Колючка | Укороченный одревесневший побег с острой верхушкой в пазухе листа | Защита от поедания | Боярышник, дикая груша, облепиха, тёрн, гледичия |
| Кочан | Гигантская почка: укороченный стебель и неразвернувшиеся листья | Запас | Белокочанная капуста; у брюссельской — пазушные почки |
| Стеблеплод | Утолщённый надземный стебель | Запас | Кольраби |
| Сочный стебель | Толстый зелёный стебель, листья — колючки или чешуйки | Запас воды, фотосинтез | Кактусы, стеблевые молочаи |
| Кладодий, филлокладий | Плоский или игловидный зелёный побег вместо листа | Фотосинтез | Опунция, иглица, спаржа |
Видоизменения листа
Видоизмениться может весь лист или только его часть: пластинка, черешок, прилистники, отдельные листочки сложного листа.
Колючки листового происхождения. У барбариса в колючку превратился весь лист — в её пазухе сидит укороченный побег с пучком обычных листьев. У кактусов колючки — видоизменённые листья: они не испаряют воду и защищают сочный стебель от животных. У белой акации (робинии) пара колючек у основания листа — видоизменённые прилистники, а сам лист остаётся обычным, перистым.
Усики листового происхождения. У гороха сложный перистый лист: нижние листочки обычные, а верхние листочки и конец оси листа превратились в ветвистые усики. Ими горох цепляется за опору и соседние растения — поэтому на грядке для него ставят колышки. Похожие усики у чины и вики (мышиного горошка). У чины безлисточковой в усик превратился весь лист, а фотосинтез взяли на себя крупные листовидные прилистники.
Чешуи. Почечные чешуи — видоизменённые листья, которые защищают почку от высыхания и холода. Чешуи луковицы: сочные запасают, сухие защищают. Мелкие чешуевидные листья есть на корневищах и столонах.
Сочные листья листовых суккулентов запасают воду: алоэ, агава, очиток, молодило, толстянка («денежное дерево»). Многие суккуленты экономят воду ещё и особым типом фотосинтеза: устьица у них открываются ночью. Подробнее — в статье о CAM-фотосинтезе.
Ловчие листья насекомоядных растений:
- росянка — на листьях красные железистые волоски с каплями липкой слизи; прилипшее насекомое переваривается ферментами;
- венерина мухоловка — пластинка листа из двух половинок с зубцами по краю; если насекомое за короткое время дважды заденет чувствительные волоски, половинки захлопываются;
- непентес и саррацения — листья-кувшинчики и листья-трубки с пищеварительной жидкостью на дне;
- пузырчатка — водное растение: ловчие пузырьки на рассечённых листьях за доли секунды всасывают мелких рачков вместе с водой.
Насекомоядные растения растут на бедных почвах, чаще всего на болотах. Добыча даёт им прежде всего азот и фосфор. При этом у них есть хлорофилл и они фотосинтезируют, то есть остаются автотрофами; сочетание фотосинтеза с перевариванием добычи называют смешанным (миксотрофным) питанием.
Филлодии. У многих австралийских акаций листовой пластинки нет, а расширенный плоский черешок стоит ребром к солнцу — так он меньше нагревается и испаряет меньше воды. Доказательство листовой природы: у проростков акации сначала появляются обычные дваждыперистые листья, потом переходные — плоский черешок с маленькой перистой пластинкой на конце, и лишь затем одни филлодии.
Хвоя — это листья хвойных: узкие, игловидные, с толстой кутикулой и устьицами в углублениях. Так дерево экономит воду зимой, когда корни не могут всасывать её из мёрзлой почвы. У сосны хвоинки сидят по две на крошечном укороченном побеге: пучок — побег, каждая хвоинка — лист.
Видоизменённые листья помогают и при опылении: яркие красные «лепестки» пуансеттии («рождественской звезды») — это прицветные листья, которые делают заметными мелкие невзрачные цветки.
| Видоизменение | Что видоизменено | Функции | Примеры |
|---|---|---|---|
| Колючка | Весь лист или прилистники | Защита, уменьшение испарения | Барбарис, кактусы; белая акация (прилистники) |
| Усик | Верхние листочки и ось сложного листа или весь лист | Прикрепление к опоре | Горох, чина, вика |
| Чешуя | Весь лист | Защита почки; запас (сочные чешуи луковицы) | Почки деревьев, луковица, корневище |
| Сочный лист | Пластинка с водозапасающей тканью | Запас воды | Алоэ, агава, очиток, молодило |
| Ловчий лист | Пластинка или её доли | Ловля и переваривание мелких животных — источник азота и фосфора | Росянка, венерина мухоловка, непентес, пузырчатка |
| Филлодий | Черешок вместо пластинки | Фотосинтез при малом испарении | Австралийские акации |
| Прицветник | Верхушечные листья у соцветия | Привлечение опылителей | Пуансеттия, бугенвиллея |
Видоизменения корня
Корень видоизменяется реже побега. Часто его видоизменения связаны не со сменой работы, а с необычными условиями: заболоченной почвой, жизнью на ветвях деревьев, на чужом растении или в союзе с грибом и бактериями.
Запасающие корни
Корнеплод образуется из главного корня, но в его формировании участвует и нижняя часть стебля. В корнеплоде различают три части:
- головка — укороченный стебель с розеткой листьев и почками;
- шейка — подсемядольное колено (гипокотиль), без листьев и боковых корней;
- собственно корень — нижняя часть, от которой отходят тонкие боковые корни.
Корнеплоды у моркови, свёклы, репы, редьки, редиса, брюквы, петрушки, пастернака, корневого сельдерея. Большинство этих растений — двулетники: в первый год они запасают в корнеплоде питательные вещества, во второй тратят их на цветоносный побег и семена. Поэтому морковь на грядке не цветёт — её выкапывают раньше.
Для олимпиадников. Корнеплоды устроены по-разному. У моркови запас откладывается в основном в лубе — толстой оранжевой «коре», а светлая сердцевина — это древесина. У редьки и репы запасает, наоборот, древесина. На разрезе свёклы видны тёмные и светлые кольца: камбий у неё закладывается несколько раз, слой за слоем. А корнеплод редиса почти целиком образован подсемядольным коленом, собственно корень — лишь тонкий хвостик снизу. На экзамене всё это корнеплоды, то есть видоизменения корня.
Корневые клубни (корневые шишки) — утолщённые боковые или придаточные корни; у растения их обычно несколько. Примеры: георгин, батат («сладкий картофель»), чистяк весенний, маниок. На клубнях георгина почек нет, поэтому при делении куста каждый клубень отрезают с кусочком корневой шейки — основания стебля с почками: клубень без шейки не прорастёт. Батат, наоборот, размножают ростками, которые появляются из придаточных почек на корневых клубнях.
Корнеплод или корневые клубни? Корнеплод у растения один, он образуется из главного корня. Корневых клубней несколько, они образуются из боковых или придаточных корней.
Опорные корни
- Ходульные — придаточные корни, которые отходят от стебля над землёй и дугой уходят в почву, как подпорки. Они держат мангровые деревья на зыбком иле морских побережий, где регулярно бывают приливы. Опорные придаточные корни у нижних узлов стебля есть и у кукурузы.
- Досковидные — вертикальные «доски» высотой до нескольких метров, расходящиеся от основания ствола у тропических деревьев с неглубокой корневой системой (фикусы, сейба).
- Столбовидные — у баньяна (фикуса бенгальского) воздушные корни спускаются с ветвей, врастают в почву и утолщаются в «колонны». Одно дерево со временем превращается в целую рощу.
Корни лиан и эпифитов
- Корни-прицепки — короткие придаточные корни на стебле, которыми плющ цепляется за кору деревьев, камни и стены.
- Воздушные корни орхидей, живущих на ветвях тропических деревьев (эпифитов), свисают в воздух. Снаружи они покрыты веламеном — губчатым слоем мёртвых клеток, который, как промокашка, быстро впитывает дождевую воду и росу. У некоторых орхидей воздушные корни зелёные и фотосинтезируют. Воздушные корни монстеры дорастают до почвы и укореняются.
Дыхательные корни
В заболоченной почве почти нет кислорода. У мангровых авиценний и болотного кипариса (таксодиума) вверх из ила поднимаются отростки корней — пневматофоры. В них много воздухоносных полостей, на поверхности — чечевички, и через них воздух поступает к подземным корням. Роль «коленей» болотного кипариса учёные обсуждают до сих пор, но в школьном курсе это классический пример дыхательных корней.
Корни-присоски
У растений-паразитов корни превратились в присоски (гаустории), которые врастают в тело хозяина и соединяются с его проводящими тканями. Повилика — паразит почти без хлорофилла: её проросток обвивает растение-хозяина и внедряет в него присоски, а собственный корень повилики отмирает. Заразиха паразитирует на корнях подсолнечника и томатов. Омела — полупаразит: у неё зелёные листья, она фотосинтезирует сама, а у дерева-хозяина забирает воду и минеральные соли.
Втягивающие корни
Втягивающие (сократительные) корни сначала растут в длину и закрепляются в почве разветвлённым концом, а затем укорачиваются, покрываясь поперечными морщинами, и тянут луковицу, клубнелуковицу, корневище или розетку листьев глубже в почву. Благодаря им луковицы тюльпана и лилии, клубнелуковицы гладиолуса каждый год оказываются на нужной глубине, а розетка одуванчика остаётся прижатой к земле.
Корни в союзе с другими организмами
- Клубеньки бобовых (горох, фасоль, клевер, люпин, люцерна) — вздутия на корнях, в которых живут клубеньковые бактерии. Бактерии связывают азот воздуха и превращают его в соединения, доступные растению, а взамен получают органические вещества. Поэтому бобовые обогащают почву азотом, и их сеют как «зелёное удобрение» (сидераты). Не путайте клубеньки (симбиоз с бактериями) с корневыми клубнями (запас).
- Микориза (грибокорень) — союз корня с грибом. Нити гриба (гифы) оплетают кончики корней или проникают внутрь, во много раз увеличивают всасывающую поверхность и снабжают растение водой и минеральными веществами, особенно фосфором; взамен гриб получает сахара. У микоризных корней корневых волосков часто нет — их работу выполняют гифы. Подберёзовик образует микоризу с берёзой, подосиновик — с осиной, маслёнок — с сосной и лиственницей. Семена орхидей без гриба-партнёра вообще не прорастают.
| Видоизменение | Какие корни | Функции | Примеры |
|---|---|---|---|
| Корнеплод | Главный корень с основанием стебля | Запас питательных веществ | Морковь, свёкла, репа, редис, петрушка |
| Корневые клубни | Боковые и придаточные | Запас, вегетативное размножение | Георгин, батат, чистяк, маниок |
| Ходульные | Придаточные, от стебля над землёй | Опора | Мангровые деревья, кукуруза |
| Досковидные | Боковые, у основания ствола | Опора | Фикусы, сейба |
| Столбовидные | Придаточные, с ветвей | Опора кроны | Баньян |
| Прицепки | Придаточные, на стебле | Прикрепление к опоре | Плющ |
| Воздушные | Придаточные | Поглощение дождевой воды и росы; у некоторых — фотосинтез | Орхидеи-эпифиты, монстера |
| Дыхательные | Растут из ила вверх | Снабжение подземных корней воздухом | Мангровые авиценнии, болотный кипарис |
| Присоски (гаустории) | Корни паразитов | Получение веществ от хозяина | Повилика, заразиха, омела |
| Втягивающие | Придаточные (у одуванчика — главный) | Заглубление луковиц, клубнелуковиц, корневищ | Лилия, тюльпан, гладиолус, одуванчик |
| Клубеньки | Разрастания корней с бактериями | Азотное питание (симбиоз) | Горох, клевер, люпин |
| Микориза | Корень вместе с гифами гриба | Поглощение воды и минеральных веществ (симбиоз) | Берёза, сосна, дуб, орхидеи |
Одна работа — разное происхождение
Эта таблица — ключ к половине заданий по теме. Слева — работа, в ячейках — кто её выполняет. Каждая строка — готовый список ловушек: всё в ней похоже, но возникло из разных органов.
| Работа | Лист | Побег | Корень |
|---|---|---|---|
| Защита от поедания | Колючки барбариса и кактусов, колючки-прилистники белой акации | Колючки боярышника, груши, облепихи, гледичии | Корневые колючки — редкость, у немногих тропических эпифитов |
| Прикрепление к опоре | Усики гороха, чины, вики | Усики винограда и девичьего винограда | Корни-прицепки плюща |
| Запас питательных веществ | Сочные чешуи луковицы, листья кочана | Клубень, корневище, клубнелуковица, кочерыга, кольраби | Корнеплоды, корневые клубни |
| Запас воды | Алоэ, агава, очиток | Кактусы, стеблевые молочаи | — |
| Фотосинтез вместо обычного листа | Филлодии акаций, прилистники чины безлисточковой | Кладодии опунции, филлокладии иглицы, стебли кактусов | Зелёные воздушные корни орхидей |
| Вегетативное размножение | Листовые черенки фиалки и бегонии, «детки» по краю листа каланхоэ | Корневища, клубни, луковицы, усы, бульбочки | Корневые отпрыски малины и вишни, корневые клубни георгина |
Шипы розы, малины и ежевики в таблицу не попали: это не органы, а выросты кожицы и коры.
Гомологичные и аналогичные органы
Видоизменения — любимый материал ЕГЭ для заданий по эволюции (17 и 19): на них удобно показать два типа сходства органов.
- Гомологичные органы имеют общее происхождение — развились из одного и того же органа предков, — но могут выглядеть и работать по-разному. Их появление — результат дивергенции, расхождения признаков. Колючка барбариса, усик гороха, чешуя луковицы и ловчий лист росянки гомологичны: все они листья. Корневище, клубень, луковица, колючка боярышника, усик винограда и кочан гомологичны друг другу: все они побеги.
- Аналогичные органы похожи внешне и выполняют одну работу, но имеют разное происхождение. Это результат конвергенции — схождения признаков у неродственных организмов в сходных условиях. Колючки боярышника (побег) и барбариса (лист), усики винограда (побег) и гороха (лист), клубень картофеля (побег) и корневой клубень георгина (корень) — аналогичные органы.
Ловушка. Колючки кактуса и барбариса делают одно дело, но это не аналогичные, а гомологичные органы: обе колючки — листья. Решающий вопрос всегда «откуда орган?», а не «что он делает?». Запомнить помогает корень слова: греческое «гомо» — «одинаковый», одинаковое происхождение.
Сами видоизменения органов — пример идиоадаптаций: частных приспособлений к условиям среды, которые не повышают общий уровень организации. А вот появление самих вегетативных органов — стебля, листа и корня — в эволюции высших растений относят к ароморфозам. Подробнее — в статье «Главные ароморфозы растений».
Видоизменённые органы в хозяйстве человека
Почти все подземные видоизменения — органы вегетативного размножения, и на этом держится растениеводство.
- Клубнями сажают картофель — целыми клубнями или крупными частями, на каждой из которых есть два-три глазка.
- Луковицами размножают тюльпаны, лилии и лук (мелкие луковички — «севок»), клубнелуковицами и их «детками» — гладиолусы.
- Корневищами — ирис и ландыш; ими же размножаются многие сорняки: пырей, хвощ полевой.
- Усами — садовую землянику (клубнику).
- Корневыми клубнями с частью корневой шейки — георгины.
- Корневыми отпрысками — малину, вишню, сливу.
Практические вопросы, которые встречаются в заданиях с развёрнутым ответом:
- Зачем окучивают картофель? Из нижних узлов стебля, засыпанных влажной землёй, вырастают дополнительные столоны и придаточные корни: клубней становится больше, питание растения улучшается. Кроме того, клубни не выходят на свет и не зеленеют.
- Почему картофель хранят в тёмном прохладном месте? Клубень — живой побег. В тепле он интенсивно дышит, расходует крахмал и прорастает, на свету зеленеет и накапливает соланин. В прохладе (около +2…+4 °C) дыхание замедляется, но ниже нуля клетки гибнут, а на сильном холоде часть крахмала превращается в сахара — отсюда сладковатый вкус подмороженного картофеля.
- Почему пырей трудно вывести? Его длинное корневище с множеством почек при перекопке рвётся на части, и каждая часть с почкой вырастает в новое растение.
- Почему семена моркови и свёклы получают только на второй год? Это двулетники: в первый год растение накапливает запас в корнеплоде, во второй за счёт этого запаса быстро образует цветоносный побег, цветки и семена.
Ловушки экзамена
- Картофель — не корнеплод, а клубень, видоизменённый побег. Корнеплоды — морковь, свёкла, репа, редис.
- Батат называют «сладким картофелем», но его клубни корневые: это видоизменённые корни.
- Клубни топинамбура — побеговые, клубни георгина — корневые.
- «Корень» имбиря — корневище, то есть побег.
- Кольраби — стеблеплод, а не корнеплод.
- Кочан капусты — верхушечная почка, а не видоизменённый лист; «кочанчики» брюссельской капусты — пазушные почки.
- Луковица — видоизменённый побег целиком, листья в ней — только чешуи. Запас у луковицы в листьях, у клубнелуковицы — в стебле.
- Корневище — не корень: на нём есть узлы, почки и чешуевидные листья, а корневого чехлика нет.
- Усы земляники — надземные столоны, то есть побеги, а не корни.
- Колючки кактуса и барбариса — листья, колючки боярышника — побеги, шипы розы — вообще не органы.
- Усик гороха — лист, усик винограда — побег.
- Хвоинки — листья; у сосны пара хвоинок сидит на укороченном побеге.
- Клубеньки бобовых (бактерии, азот) — не корневые клубни (запас).
- Воздушные корни орхидей и присоски повилики — видоизменённые корни, а не стебли.
- Цветок — видоизменённый побег, но не вегетативный, а генеративный орган.
- Колючки кактуса и барбариса — гомологичные органы, хотя выполняют одну работу.
Лайфхаки для запоминания
- «Кто в пазухе?» Колючка сидит в пазухе листа — это побег. В пазухе колючки сидит почка — это лист.
- «Глазки смотрят — значит, побег». Глазки картофеля — почки, а почек в пазухах листьев у корня не бывает.
- «Боярышник — боковой побег». Первые буквы совпадают.
- «У винограда усик — веточка, у гороха — листочек».
- «Луковица хранит в листьях, клубень — в стебле, корнеплод — в корне».
- «Нашёл чехлик — нашёл корень». Корневой чехлик — самый надёжный признак корня.
Задания в формате ОГЭ и ЕГЭ
Задания составлены по образцу экзаменационных. Сначала решите сами, потом открывайте ответ.
Задание 1. ОГЭ, пропуск в таблице
Между позициями первого и второго столбцов таблицы есть взаимосвязь. Какое понятие следует вписать на место пропуска?
| Растение | Видоизменённый побег |
|---|---|
| Картофель | Клубень |
| Ландыш | … |
- луковица
- корнеплод
- корневище
- ус
Ответ
3. У ландыша — корневище, многолетний подземный побег. Корнеплод — видоизменённый корень, в столбец «видоизменённый побег» он не подходит.
Задание 2. ОГЭ, соответствие
Установите соответствие между признаками и органами цветкового растения: к каждому элементу первого столбца подберите элемент из второго. Запишите цифры под буквами А–Д.
| Признак | Орган |
|---|---|
| А) кончик защищён чехликом | 1) корень 2) побег |
| Б) состоит из узлов и междоузлий | |
| В) видоизменения — корнеплоды и корневые клубни | |
| Г) развивается из почки | |
| Д) видоизменения — корневище и луковица |
Ответ
12122. Чехлик, корнеплоды и корневые клубни — признаки корня; узлы с междоузлиями, развитие из почки, корневище и луковица — признаки побега.
Задание 3. ОГЭ, три верных утверждения
Выберите три верных утверждения о клубне картофеля.
- Клубень — видоизменённый корень.
- Глазки клубня — группы почек.
- На свету клубень зеленеет.
- Клубень образуется на верхушке подземного столона.
- На верхушке клубня есть корневой чехлик.
- Главное запасное вещество клубня — белок.
Ответ
234. Клубень — побег, а не корень (1), корневого чехлика у него нет (5), главное запасное вещество — крахмал (6).
Задание 4. ОГЭ, развёрнутый ответ
Огородники окучивают картофель — присыпают влажную землю к нижней части стеблей. Объясните, как этот приём повышает урожай. Приведите два объяснения.
Ответ
- Из засыпанных землёй нижних узлов стебля вырастают дополнительные подземные побеги — столоны, на верхушках которых образуются клубни.
- Образуются дополнительные придаточные корни, и улучшается водное и минеральное питание растения; кроме того, клубни не оказываются на свету и не зеленеют.
Задание 5. ЕГЭ, задание с рисунком
Какой цифрой на рисунке обозначен видоизменённый побег, у которого запасные вещества откладываются в листьях?
Ответ
3 — луковица: запас лежит в сочных чешуях, то есть в листьях. У корневища (1) и клубня (2) запасает стебель; 4 — колючки боярышника.
Задание 6. ЕГЭ, соответствие по рисунку
Установите соответствие между характеристиками и структурами, обозначенными на рисунке цифрами 1, 2, 3. Запишите цифры под буквами А–Е.
| Характеристика | Структура |
|---|---|
| А) стебель превращён в плоское донце | 1 2 3 |
| Б) образуется на верхушке подземного столона | |
| В) от узлов отходят придаточные корни | |
| Г) почки собраны в глазки | |
| Д) сочные запасающие чешуи охватывают друг друга | |
| Е) многолетний побег, старые участки которого постепенно отмирают |
Ответ
321231. Донце и сочные чешуи — луковица (3); столон и глазки — клубень (2); придаточные корни от узлов и многолетний рост с отмиранием старых участков — корневище (1).
Задание 7. ЕГЭ, три верных ответа из шести
Видоизменёнными листьями являются
- усики гороха
- колючки боярышника
- колючки барбариса
- филлокладии иглицы
- сочные чешуи луковицы
- шипы розы
Ответ
135. Колючки боярышника и филлокладии иглицы — видоизменённые побеги, шипы розы — выросты коры, а не органы.
Задание 8. ЕГЭ, соответствие
Установите соответствие между структурами растений и органами, видоизменениями которых они являются. Запишите цифры под буквами А–Е.
| Структура | Орган |
|---|---|
| А) клубни батата | 1) лист 2) побег 3) корень |
| Б) усики винограда | |
| В) колючки кактуса | |
| Г) кочан капусты | |
| Д) ловчие пузырьки пузырчатки | |
| Е) присоски повилики |
Ответ
321213. Клубни батата — корневые клубни, присоски повилики — видоизменённые корни; усики винограда и кочан (верхушечная почка) — побеги; колючки кактуса и ловчие пузырьки пузырчатки — листья.
Задание 9. ЕГЭ, работа с текстом
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых приведены примеры аналогичных органов.
(1) Колючки барбариса и усики гороха развиваются из листьев. (2) Усики винограда и усики гороха помогают растению удерживаться на опоре. (3) Клубень картофеля и луковица тюльпана — видоизменённые побеги. (4) Клубни картофеля и корневые клубни георгина запасают питательные вещества. (5) Колючки боярышника и колючки барбариса защищают растение от поедания. (6) Корневище пырея и клубень топинамбура несут почки в пазухах чешуевидных листьев.
Ответ
245. В этих парах органы разного происхождения (побег и лист, побег и корень), но с одной функцией. Предложения 1, 3 и 6 описывают гомологичные органы.
Задание 10. ЕГЭ, развёрнутый ответ
Докажите, что корневище ландыша — видоизменённый побег, а не корень. Приведите не менее четырёх доказательств.
Ответ
- На корневище есть узлы и междоузлия.
- В узлах сидят чешуевидные листья (или видны рубцы от них).
- Есть верхушечная почка и почки в пазухах чешуй; из почек вырастают надземные побеги.
- Придаточные корни отходят от узлов корневища.
- Нет корневого чехлика и корневых волосков.
- Внутреннее строение — как у стебля.
Задание 11. ЕГЭ, развёрнутый ответ
Чем корнеплод отличается от корневых клубней? Укажите не менее трёх отличий и приведите пример растения для каждого видоизменения.
Ответ
- Корнеплод образуется из главного корня (с участием подсемядольного колена и основания стебля), корневые клубни — из боковых или придаточных корней.
- Корнеплод у растения один, корневых клубней обычно несколько.
- У корнеплода есть головка — укороченный стебель с розеткой листьев и почками; на корневых клубнях георгина почек нет, они находятся на корневой шейке.
- Примеры: корнеплоды у моркови и свёклы, корневые клубни у георгина и батата.
Шпаргалка за минуту
- Побег: корневище, клубень, столон, ус, луковица, клубнелуковица, кочан, кольраби, колючки боярышника, усики винограда, кладодии и филлокладии, стебли кактусов. Цветок — тоже побег, но генеративный.
- Лист: колючки барбариса и кактусов, усики гороха, чешуи почек и луковиц, сочные листья алоэ, ловчие листья, филлодии, хвоя.
- Корень: корнеплоды, корневые клубни, ходульные, досковидные, воздушные, дыхательные корни, прицепки, присоски, втягивающие корни; клубеньки и микориза.
- Не орган: шипы розы, малины, ежевики.
- Правило: орган определяют по положению и строению, а не по функции. Одно происхождение — гомологичные органы; одна функция при разном происхождении — аналогичные.
Закрепить тему можно в тренажёрах: для ЕГЭ — тема о растениях с конспектом, уроками и тестом, для ОГЭ — тема «Корень и побег».
Обсуждение
Загружаем обсуждение…